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基于VRML的虚拟图书馆的设计与实现 毕业论文

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基于 VRML 虚拟 图书馆 设计 实现 毕业论文
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PINGDINGSHAN UNIVERSITY毕业设计题 目: 基于基于 VRMLVRML 的虚拟图书馆系统设计与实现的虚拟图书馆系统设计与实现 院 ( 系 ): 计算机科学与技术学院 专业年级: 计算机科学与技术 2011 级(专升本) 姓 名: 学 号: 113210127 指导教师: 2013 年 4 月 25 日原 创 性 声 明本人郑重声明:本人所呈交的毕业论文,是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外,不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名: 日 期: 关于毕业论文使用授权的声明本人在指导老师指导下所完成的论文及相关的资料(包括图纸、试验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等) ,知识产权归属平顶山学院。本人完全了解平顶山学院有关保存、使用毕业论文的规定,同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版,允许论文被查阅和借阅;本人授权平顶山学院可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用任何复制手段保存和汇编本毕业论文。如果发表相关成果,一定征得指导教师同意,且第一署名单位为平顶山学院。本人离校后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时,第一署名单位仍然为平顶山学院。论文作者签名: 日 期: 指导老师签名: 日 期: 平顶山学院本科毕业设计基于 VRML 的虚拟图书馆系统设计摘 要本文主要介绍 VRML 虚拟图书馆场景的设计与实现。基于现在的图书馆系统都是编程语言设计的网页式的设计,虚拟图书馆强大的交互和真实感就满足了弥补这一缺点的需要。另外,虚拟现实技术采用 VRML 语言的形式产生的文件格式比一般的视频格式的文件要小,因而网络传输速度快,建立虚拟的图书馆耗费的成本小,因此设计与实现虚拟图书馆就称为必要。在这篇论文中就是针对虚拟现实技术这样的真实性,立体性、沉浸式的优点结合当下虚拟现实在我校的不普及性,并且以带给学生和管理者以方便为目标而进行的设计。在此完成了图书馆的建模以及实现了交互性的用户的漫游等。为实现基于 VRML 的虚拟图书馆场景的的设计,以3DMAX 技术为基础对图书馆的外部轮廓以及部分内部要件进行建模。建模工具以标准几何体、标准材质、标准灯光为主,这样即简化了建模过程又方便了在VRMLPAD 中的设计。VRMLPAD 是用于编写交互式的漫游而采用的工具, 文章还对怎样利用强大的三维立体设计器 3DMAX 来设计场景以及怎样实现漫游进行了详细描述。最后对项目进行了总结,描述了构造虚拟场景的关键技术,以及一些解决方案和进一步的研究思路。本文中所用的方法也可适用于虚拟博物馆,虚拟校园等。随着虚拟现实技术的逐步发展和成熟,人们的虚拟生活会更加完美。关键词:关键词:虚拟现实, 图书馆 3DMAX 场景,漫游基于 VRML 的虚拟图书馆系统设计Virtual Library System DesignBased on VRMLAbstractThis paper mainly introduces the design and implementation of VRML virtual library scene. Based on the present library system are designed webpage programming language design, virtual library powerful interactive and realistic to meet the need to compensate for this shortcoming. In addition, the virtual reality technology using VRML language in the form of file format is smaller than general video file formats, and the network transmission speed, the establishment of virtual library cost is small, so the design and Realization of virtual library is known as necessary.In this paper is aimed at the authenticity of the virtual reality technology such advantages, three-dimensional, immersed in combination with the virtual reality in our school is not universal, to design and to bring students and managers to facilitate to the goals of the. This completes the library model and realizes the interactive user roaming.In order to realize the design of Virtual Library Based on VRML scene, based on 3DMAX technology for external contour of Library as well as part of the internal elements of modeling. Modeling tools to standard geometry, standard, standard lights, design that simplifies the modeling process and convenient in VRMLPAD. VRMLPAD is used to write interactive roaming and using tools, three-dimensional designer 3DMAX article on how to use the powerful design and how to realize the roaming scene are described in detail. At the end of the project are summarized, the key technology of constructing virtual scene description, as well as some solutions and ideas for further research.The method used in this paper can also be applied to the virtual museum, virtual campus. With the gradual development of virtual reality technology, the virtual life of people will be more perfectKey words: VRML, scene, library, 3DMAX目目 录录1 绪 论.11.1 引言 11.2 虚拟图书馆的开发背景和意义 11.3 虚拟图书馆的科学研究方法 21.4 论文的结构安排 32 技术与工具介绍42.1 强大的三维编辑器——3DMAX .42.2 虚拟编辑器 VRMLPAD.52.3 Cortona 浏览器.53 需求分析63.1 项目概述与实现的目标 63.2 功能需求 63.3 性能需求 73.4 环境需求 74 概要设计84.1 虚拟图书馆的功能 84.1.1 建立对象集.84.1.2 物体的基本造型.84.2 虚拟图书馆的设计要求 85 详细设计与实现95.1 3D 建模过程95.2 VRML 文件的导出与后期制作.165.3 关键代码 .196 测试.216.1 测试结果 .216.2 存在问题 .216.3 解决方法 .227 结论.23附 录24参考文献.28致 谢29平顶山学院本科毕业设计11 绪 论本章是论文的绪论部分,将论述基于 VRML 的图书馆管理系统的开发背景和意义,使用的科学研究方法。最后将给出本文的主要组织结构,从整体上阐述论文的工作。1.1 引言虚拟现实是虚拟现实是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术以及传感技术的基础上发展起来的交叉学科,对该技术的研究始于 20 世纪60 年代。概括地说,虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式,与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比,虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。虚拟现实中的“现实”是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境,它可以是实际上可实现的,也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的。而“虚拟”是指用计算机生成的意思。因此,虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境,人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中,并操作、控制环境,实现特殊的目的,即人是这种环境的主宰【1】。在这种认识主宰的环境中,校园图书馆的虚拟环境就可以方便更多的学生来认识这个环境,虚拟图书馆系统在建立虚拟环境的同时让用户可以体验到前所未有的真实感,立体感,仿佛自己不是在网上,而是真的置身于图书馆之中,真的能感受到图书馆的魅力一样。为了实现这一目标就必须了解虚拟现实的相关知识和使用什么样的工具可以完成这样的设计。在论文中第一章介绍虚拟图书馆管理系统的开发背景和意义,使用的科学研究方法。最后将给出本文的主要组织结构。第二章介绍技术与相关的工具。第三章对虚拟图书馆设计进行需求的分析包括功能需求、性能需求和环境的需求。第四章对虚拟图书馆进行概要的设计。第五章是详细的设计与实现。第六章进行测试总结存在的问题以及解决的方法, 。第七章得出结论对虚拟图书馆未来发展前景进行展望。基于 VRML 的虚拟图书馆系统设计21.2 虚拟图书馆的开发背景和意义虚拟现实技术(virtual reality)是以计算机技术为平台,利用虚拟现实硬软件资源实现人机交互和沟通【2】。利用虚拟现实技术可以为用户创建一个视觉、听觉、触觉、导航漫游等身临其境感受的虚拟空间。虚拟现实是一种通过计算机之间可自然交互的人机界面,其应用开发前景非常广阔,市场潜力不可估量。目前,它在航天航空、机械设计、科学计算、影视娱乐、化学医疗和军事训练等诸多领域得到了初步的应用,而且很多应用是其他技术所无法替代的。虚拟技术实现生成的关键在于虚拟场景建模——虚拟世界的构造。虚拟现实要求具有沉浸感,因此对逼真的虚拟环境的建立的要求越来越高。与之相反的是现在我们浏览的网页、所看的影视视频图片等大部分都是二维的,没有空间立体感,而网络虚拟世界最突出的特点是交互性、构想性和沉浸感。虚拟图书馆的设计与实现就是要实现交互性,沉浸性,不仅可以使用户身临其境的感受仿真的图书馆,通过立体界面的形式,浏览图书馆各地,还能纵行走的路线,使人产生现场感,切身拥有真实的感觉,而且用户可以仅仅使用鼠标就可以交互的控制所要到达的位置,方便随心所欲的浏览图书馆的各个角落。它将采取有效的方式将二维、三维、图形、影像、背景、灯光、视角等结合在一起,让人可以通过任意的平台,对图书馆进行了解,更加可以方便的了解图书馆的位置与布局,方便、高效、生动。除此之外,虚拟现实技术通过立体界面的形式产生的文件格式比一般的视频文件要小,网络传输速度快,设计实现这样格式的文件就成为必要不仅方便了用户,也方便了图书馆管理人员。所以,在信息技术飞跃的今天,对学校、学生而言,开发一个虚拟图书馆系统是十分必要的。1.3 虚拟图书馆的科学研究方法要设计实现虚拟图书馆并实现交互式的漫游首先要了解虚拟现实这一技术,只有在查阅了多方面的资料,对虚拟现实技术有充分的了解基础上才能进行虚拟现实的实际设计与实现,这就要求进图书馆或者上网进行相关书籍或资料的查询,认识到虚拟现实技术其实是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体平顶山学院本科毕业设计3技术以及传感技术的基础上发展起来的交叉学科,从本质上来说,虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口,它通过给用户同时提供诸如视觉、听觉、触觉等各种直观而又自然的实时感知交互手段,最大限度地方便用户的操作。在这就是虚拟现实建模语言 VRML 的相关基础知识包括 VRML 文件的构成,VRML文件的工作原理,以及相对于其他建模语言 VRML 建模语言的优缺点等。在解决完基础的知识后上网可以查阅到要设计实现虚拟图书馆必须要用到的工具,其中包括 3dmax 建模软件,vrmlpad 编译软件,以及 Cortona 浏览器这三种软件。这时就可以进行相关的工作了,要先在 3dmax 中进行建模,当建模完成后导出为 VRML 文件,把文件用 vrmlpad 打开在上面添加背景和导航的代码,最后在Cortona 浏览器上进行浏览,找到不合理的地方在逐一的进行修改,直到全部完成。总结设计中出现的问题并对未来的发展前景进行展望。1.4 论文的结构安排介绍虚拟图书馆管理系统的开发背景和意义,使用的科学研究方法。最后将给出本文的主要组织结构。第二章介绍技术与相关的工具。第三章对虚拟图书馆设计进行需求的分析包括功能需求、性能需求和环境的需求。第四章对虚拟图书馆进行概要的设计。第五章是详细的设计与实现。第六章进行测试总结存在的问题以及解决的方法, 。第七章得出结论对虚拟图书馆未来发展前景进行展望。基于 VRML 的虚拟图书馆系统设计42 技术与工具研究2.1 强大的三维编辑器——3DMAX在此次设计中,用到的建模工具就是 3DMAX,其可视化的界面和清晰的坐标系统是的建模过程更加方便和容易。远比使用 VRMLPad 编程来实现建模要方便的多。它具有一流的三维建模和动画制作功能,若用 VRML 建立复杂三维模型是相当繁琐和困难的,而且毫无直观性可言,而 3DMAX 因其强大的三维建模和动画制作功能恰好可以弥补 VRML 这方面的不足。为了更好地、更全面的支持 VRML2.0,3DMAX 还提供了VRML2.0Helps 以帮助建立 VRML 世界,它包含了几乎全部的 VRML 特有模型,极大的方便了 VRML 世界的建立。启动 3DMAX 后,单击命令面板中的创建,再次单击次级面板中的 Helpers,在下拉式组合框中选取 VRML2.0,这时面板上出现了 12 种 VRML 特有的造型。1.Anchor:用来创建虚拟空间的一个锚点造型,它用于 VRML 世界之间的链接。点击锚点造型将引导 VRML 浏览器顺着链接检索出该链接所连的 VRML 文件。这样当你漫步于 Internet 时,就可以方便的从一个虚拟空间跨入另一个虚拟空间。2.Touchsensor:用来创建虚拟空间中的一个接触传感器造型,用于检测参与者的动作并将其转化为适当的输出以触发一段动画。这样当你鼠标移动到该造型或者从该造型上移开时,就会开始或停止一段动画。3.Proxsensor:用来创建虚拟空间中的一块不可见的长方形区域,该区域可以感知参与者的进入、离开以及参与者在该长方形区域中移动时间等。4.Timesensor:用来创建一个控制虚拟空间中动画进行的时钟。由于 VRML2.0动画采用了关键帧技术,因而必须为它所控制的造型指定关键时刻的关键值以达到动画平滑的效果。5.Background:用来描述虚拟空间中的背景特征,为你的 VRML 世界提供一个外部环境。该背景由一个天空球体、一个在天空球体内的地面球体和一个在天空和地面之间的背景立方体组成。这三者在概念上均为无穷大,你可以从不同的角度观察,平顶山学院本科毕业设计5但永远无法接近他们。3DMAX 在制作立体场景方面功能相当强大。这次毕业设计用到它的很多方面,是这次设计使用的主要工具之一。但它也有不足之处,3DMAX 生成的虚拟场景最大的缺点就是代码过于冗杂,因为 3DMAX 把场景中的每一个细微的面都进行了细化,而且对场景中的每一个点的坐标位置描述的相当精确,而浏览虚拟场景时没有必要那么精确,这主要是因为 3DMAX 并不是面向 VRML 开发设计的。3DMAX 中的动画效果也不能导入到 VRML 当中去,导出后只会一帧一帧的显示,没有达到预期的效果。2.2 虚拟编辑器 VRMLPADVrmlPad 是由 Parallel Graphics 公司开发的基于文本格式、支持即时预览的VRML 专用开发工具,具有 VRML 代码下载、编辑、预览、调试功能,是当今 VRML 源代码编辑的最强工具之一。是一个功能强大,多种用途的创作工具。它能够让你设计和开发专业的 VRML 工具,所以你可以建立一个 VRML 世界并把它发布到网上。利用一个双重窗口,按钮驱动的界面能够让你方便的编辑函数,这个功能强大的编辑工具包括自动控制和脚本语言以及键盘快捷方式自定义等功能。其它关键的功能包括修改远程和本地文件,色彩语法译码,错误提示,分层结构,一个引导你发布在线的工具和一个预览窗口。通过 VRMLPAD 的编译和修改就可以创建出更加逼真的虚拟环境。2.3 Cortona 浏览器Cortona 的应用平台是 Windows 平台,除了能很好地支持 VRML97、NURBS 外,还支持多种自己规格的扩展功能,如键盘输入、拖放控制、flash 等,更是业内第一个支持最新 EAI 功能的 VRML 浏览器,而它的安装文件仅有 1.8M,是各种 VRML 浏览器中最小的【3】。不过 Cortona 的兼容性稍差,主要应用环境是 Windows 平台和 IE浏览器,声音功能还有一些小缺陷。在这一次的设计过程中使用了不同的浏览器主要有 Cosmoplayer 和 Cortona,两者在使用上也有少许区别,在效果上也不尽相同。经过实验发现 Cosmoplayer 对VRML 的各种效果支持比较好,对各种影响、声音、导航系统的效果支持相当好。在Windows7 运行环境下可以浏览各种 VRML 文件。但是最新版本的 Cosmoplayer 在Windows98 或者有些版本的 Windows 中却不能单独运行系统经常找不到 Cosmoplayer Contorler 的执行文件。这可能跟它已经很多年没有更新有关。Cortona 功能强大而且很小,在 Windows7 环境下运行的相当稳定,但是该浏览器对某些影像、声音、导航系统的效果支持并不太好[4]。这里尤其需要说明的是在对影音、图像文件的支持基于 VRML 的虚拟图书馆系统设计6方面。理论上二者都支持 MPEG、AVI、JPG、GIF 格式,但是在实验中发现Cosmoplayer 仅对 JPG 和 GIF 文件能够有效的支持。但这些只能算一点心得并没有更深层次的研究,可能存在一定的偏颇。3 需求分析在进行系统建模和构建前,需要对图书馆的整体进行规划,并对系统进行全面的需求分析。其中包括对虚拟图书馆的功能进行描述,对系统性能需求的描述以及系统的环境需求。3.1 项目概述与实现的目标通过寒假假期对目前虚拟图书馆的调查研究,了解到我国虚拟现实的开发研究发生了巨大的变化,特别是近十年来,行业规模不断扩大,从业人员不断增加,以慢慢成为未来世界方便用户和扩大就业渠道的重要的行业之一。 但是仍存在一些问题,例如: 1.仅仅是处于研究阶段,离大范围的普及还有很大的距离。2.因为研究的成本还是比较高所以造成了大多数人还是不愿意把钱投资在这里。3.学校没有这样的意识来建立虚拟现实图书馆。针对这些问题,这一设计就是要针对学校把虚拟现实技术的图书馆进行普及,方便学生和管理人员,在此实现虚拟图书馆的交互式的漫游,使用户了解图书馆的基本的借阅地点,方便用户的使用,更加的直观。为了实现这一目标就要全方位的对整个项目的实现有一个前期的调查下面就详细的说明一下。3.2 功能需求虚拟图书馆构建完毕后,可以实现浏览者在虚拟的场景中进行自由的浏览,可以对图书馆内部的各种模型观察,并可以从各个角度对图书馆场景进行观察。可以通过设置不同的视点达到上面的要求,使浏览者能够全面全方位的在场景中漫游。在虚拟图书馆中,浏览者可以用行走、飞行、检视、平移等多种方式对模型进行观察【5】。虚拟大学图书馆是用 VRML 技术构建的虚拟图书馆,他的研究内容包括图书馆内部基本场景的建立;图像、环境、装饰、灯光与场景的有机结合以增加场景的复杂度和主动性;利用光照技术和触发器技术及接口编程技术增加场景的交互性,给人平顶山学院本科毕业设计7以身临其境的感觉。由于提供的观察者是不可见的,为了增加虚拟图书馆的真实感,场景中将有导航人进行导航以及指定场景的自动浏览功能。虚拟图书馆旨在实现可供浏览的、漫游的、比较完整的虚拟环境,其中图书馆内包括桌子椅子、壁画、门窗、书柜和电灯等,用浏览者自主导航的方式展示各模型和场景整体的画面。浏览者可以在图书馆内随意走动,并观赏里面的各种模型,给浏览者以身临其境的感觉,从而达到虚拟现实的目的。图书馆内部环境具有分布性、三维性、交互性和环境逼真性。该系统支持手动漫游,浏览者可以自主的控制视角对图书馆场景进行自由的浏览,可以按照自己的想要的方式进行漫游。场景内支持任意模型的复制、移动、删除和方位的任意修改。对于图书馆内部各种模型,可以在 3DMAX 中进行形状和材质的改变,可以利用3DMAX 中各种全局光渲染器生成的光照情景,使场景具有非常逼真的静态光影效果。3.3 性能需求在性能实现方面,要求表现真实,文件不能太大,浏览速度要快。由于 VRML 具有平台无关性,故 VRML 可用于绝大部分的操作系统。由于整个图书馆的三维立体场景在执行过程中需要设计大量的图形计算和大量的数据读入读出,故对于计算机的显存和 CPU 主频要求较高,特别是浏览比较复杂,而且色彩渲染较高场景时,这一技术瓶颈相当突出。对计算机的性能配置基本要求是 CPU 配置最好能在 1G 以上和256M 显存,在这个配置下可以流畅的浏览虚拟场。而且显示器最好选择 CRT,显示器分辨率在 1024*768 以上,颜色为 32 位以上。如果选择 LCD 显示器,在浏览较大场景时将会有比较明显的延迟现象,如果分辨率较低令很多三维设计器产生影响,而且在浏览器场景中的物体时,视角也比较小。如果 CUP 性能很低,则会影响文件执行速度,而且会导致画面停滞,没有流畅的漫游感【6】。3.4 环境需求编程语言:VRML使用辅助工具:VRMLPAD、3DMAX、PHOTOSHOP操作系统:Windows XP基于 VRML 的虚拟图书馆系统设计84 概要设计系统设计是进行详细设计和实现的前提,没有正确的系统设计就没有正确的系统,鉴于本次设计并不像制作系统软件那么复杂繁琐,此次设计并不需要很多的过程,需要的主要是设计和建模过程,因此系统设计也较为简单。4.1 虚拟图书馆的功能本场景是实现一个地面上的一个虚拟图书馆。它将采取有效的方式将二维、三维、图形、影像、背景、灯光、视角等结合在一起。浏览者可以在虚拟图书馆内进行漫游,向四周观察,行动也不受约束,非常自由。为实现虚拟图书馆的建模就必须使用到 3dmax 这一强大的建模软件。下面将简单介绍建模。4.1.1 建立对象集有了一个大致的想法后可以把场景进行细化,该虚拟场景可以细化为多个对象集。大致可以分成椅子、书柜、电灯和壁画四个对象集。其中椅子场景又包括若干个自己和若干个长方形桌子;书柜场景包含若干个单个书柜和连体书柜;电灯场景包括若干个吊灯;壁画场景包括 2 个壁画。4.1.2 物体的基本造型对对象进行了细化后就要研究每一个物体,由于每一个物体都有物理特性,所以就要研究物体的基本造型,包括形状、颜色、材质、发光、空间位置、图片、光源、视点等等。由于基本造型众多,需要在 3DMAX 里详细描述,在这里就不一一举例了。平顶山学院本科毕业设计94.2 虚拟图书馆的设计要求首先浏览者可以与场景内的物体和对象进行近距离的接触,计算机不能呆板的设定用户,用户可以在整个场景中随意浏览,有相当大的自由度。第二,运行环境要尽可能低,减少不必要的计算,避免冗余节点。虚拟图书馆系统的总体设计应尽量满足大批量、多用户的需求。还应尽可能考虑到用户的浏览、欣赏的方便。5 详细设计与实现详细设计的目标是确定应该怎样具体实现所要求的系统,也是就是说,经过这个阶段的设计工作,应该得出对目标系统的精确描述,详细设计结果基本上决定了最终的程序代码的质量。为了实现整个虚拟图书馆系统,需要比较全面的掌握 VRML语言,能够熟练的掌握其中大部分节点的特性。而且整个设计过程都需要对三维立体空间有一定的空间想象能力,空间定点也就成为设计过程中重要的一环。当然,有了 3DMAX 的辅助,为设计过程提供了很大的方便。在如下的详细设计中着重对整个设计过程中的重要技术细节进行描述。5.1 3D 建模过程1.墙体的创建首先选择工具面板,然后在创建几何体中选择长方体。进入修改面板下面会有相关的参数,首先要确定的是你要创建的墙体长宽高都会分成几段,在下面的参数中先确定好,在这里分成长 12 高 16 宽 1 的矩形确定好后,添加可编辑多边形进入点级别进行编辑,按照需要的画面移动点位置使出现墙缝隙这样的面以及玻璃的面,定好位置后再进入多边形级别,选中需要的面在石墨建模工具中选择多边形,挤出需要的墙体厚度,这时只是出现了第一步还需要再次挤出,出现天台上的厚度,然后在进入线级别选中需要的线同样的进入石墨建模工具选择线,进行切角,进行切角后会有两条线,选择靠近里面的一条,选择石墨建模工具下的边,在选择挤出命令,这时会有一面被挤出来,调整线的位置,这时就会看到一个打开的窗户就制作完成。2.围栏的创建首先选择工具面板,然后在创建的集合体中选择长方体。进入修改面板,在下面的相关参数中有关于长宽高的参数,这时要事先判断好基于 VRML 的虚拟图书馆系统设计10要分成多少段,以及长宽高的数值。此处,我们设置的分段数为长宽高分别为 3,1,3,分段数的设置就是为了后期的编辑做准备,这样设置后下面的编辑工作也就变得比较容易并且方便的进行从而不会耽误工作。上面工作完成后,添加可编辑多边形编辑器,进入点级别模式,移动点到合适的位置,然后进入面级别模式,选择要进行掏空的面,选择石墨建模工具中的多边形桥接命令,这时就完成了围栏的制作。下图为这两部分的完成图 5-1:图 5-1 墙体的建立3.图书馆墙体的创建方法同墙体的制作,当完全建好墙体后,进入面级别选择要建立门的位置,选中面级别选中所需的前后两面,再石墨建模工具中选择面 然后选择桥命令,这时会很快在你所需的位置挖出门所在洞,当然你可以在后期再创建门,放置于所需的位置。接下来就是图书馆三个字的制作,这里会用到倒角的命令,详细说一下创建图形样条线文本工具在参数卷展栏的文本框中输入图书馆,由于是要树形显现,所以要换行,将字体设置为宋体,大小设为 30,切换到修改命令面板,在修改器列表下拉列表框中选择倒角修改器,在倒角值卷展栏中将起始轮廓设置为 1,将级别 1 下的高度和轮廓分别设置为 1.5 和 1 选择级别 2 下复选框,将高度设置为平顶山学院本科毕业设计115 轮廓设置为 0,选择级别 3 下的复选框,高度设置为 1.5 轮廓设置为-1至此完成图书馆正面的制作。4.图书馆侧面的制作首先在顶视图中按 ALT+B 快捷键,会出现适口背景对话框,选中图书馆的平面图,下面的制作将会依靠这个平面图来完成,在创建中选择样条线工具,选中工具栏中的捕捉工具,捕捉工具会使你准备划线的点都准确的定于网格上,按照平面图画出轮廓,选中样条线级别,点击下面属性栏上的优化按钮,依次在上面进行点击,点击出你所需要的更加细致的样条线,在画出轮廓线的时候会出现整个视图窗口不能自动的往右或者往左走这是一旦你点击了鼠标右键就会结束这一条线的制作,这时还需要选中第一条样条线点击下面的附加命令,从字面上局可以知道附加命令就是让其他的两条线附加到第一条选中的样条线上,这时这三条因为屏幕的原因而不得不分离的线才会变成一条线,这是还只是初步完成了,接着要选中这条线,进入样条线级别,选择属性栏的轮廓在后面的值输入 10cm,这是会看到有了一定的厚度,在进入修改器选择挤出修改器,就会挤出你想要的墙壁。至此墙壁的外围就制作完毕。5.书柜的制作首先创建几何体标准基本体长方体工具,在前视图中创建一个长方体,设置长宽高分别为 270、175、3,并将其命名为“背板”选择创建几何体标准基本体长方体工具,在左视图中创建一个长方体,并将其长宽高分别设置为 270、60、和 3,将其命名为“侧板左” ,并利用顶点捕捉工具将其与“背板”对象对其。确定“侧板左”对象处于选中状态按 CTRL+V 进行复制,在弹出的克隆选项对话框中选择对象选项组中的复制单选按钮,并将其命名,确定新复制的“侧板右”对象处于选择状态,利用捕捉工具将其与“背板”对象对其。选择创建几何体标准基本体长方体工具,在顶视图中创建一个长方体,将其长宽高分别设置为 63、180、3 并将其命名为“顶板” 。确定“顶板”处于选中状态,复制为“底板” ,将其调整到地板的位置并对其再复制 4 个进行移动,这时书柜的层数就制作出来了,接下来就是对图书进行制作。在对书柜的层数进行复制时,要特别注意前期的设置数值的工作,不然的话,在进行一次性的复制多个时就会很容易的出现超出所建立的书柜高度的情况。只有美一步都做到精益求精,并且经过严密的计算得出的数值才是值得利用的【7】。在进行完书柜的框架的制作后,接下来就是图书的制作。图书的制作比较简单,可以先创建一长方体,然后在书的周围用线画出书皮的轮廓,同上面创建的方法,进行下一步轮廓,然后再进行下一步挤出轮廓,挤出比基于 VRML 的虚拟图书馆系统设计12长方体高 1cm 的高度命名为书皮,复制多个就完成了书的制作。接下来就是对书柜进行贴图的制作,按照贴图的基本步骤,打开材质编辑器这时使材质处于标准材质,在下面的漫反射后面的贴图上,打开素材库,选择木纹的图片,这时再选择将材质赋予选择的物体,在选择的物体上就会出现木纹的材质。在进行书本的贴图,书本的贴图就比较麻烦,因为要使对应的图出现在对应的位置,除了要进行材质编辑器中的贴图外,还要再添加编辑器,这样的贴图就比较麻烦,要首先添加 UVW 贴图展开,在选择面级别模式,选择下面的编辑按钮,在打开的窗口中选择贴图展开,再拾取贴图,在下面的贴图中就可以利用工具无论是旋转、缩放、还是移动,都可以一边调,一边看结果,进行可视化的操作。至此,书柜制作完成。如图 5-2。图 5-2 书柜模型6.办公桌、电脑的制作首先建立一长方体进入修改面板,在下面的属性面板上修改长宽高为40cm15cm2cm 长分段数改为 3,宽的分段数也改为 3,进入点级别模式,修改点的的位置,再进入面级别模式选中位于位于前面的一面,在石墨建模工具中选中多边形平顶山学院本科毕业设计13选择下面的挤出命令,挤出 1cm。下面进入台式机底座的建模,选择圆柱体,在圆柱体上面加 F4*4*4 的修改器修改圆柱体为“底座”至此电脑的制作完成。建立长方体命名为“桌面”再进入修改面板在属性面板中修改参数为长宽高分别为 150*120*5cm,再在修改器上添加修改器 F16*16*16,调整控制点的位置使桌子的边缘往下移动 2cm,使用切角工具,在桌子的角处进行切角,使桌子的边角不至于太锋利变得较为圆滑。再进行桌腿的建模,在此建立的是钢材的桌腿,同样的建立一圆柱体然后添加修改器分别在顶前和左视图修改控制点,使最后呈现出桌腿的形状,至此桌腿的制作完毕,当然后期的材质会统一的进行,在此就先放置不管,后面再一一进行详细的说明。当然桌子制作到这里已经可以收工了,下面要进行的是椅子的制作,由于制作的是一办公桌,所以制作要分为下面几个步骤,首先是椅子的靠背和面的制作,再然后是扶手的制作,靠背和椅子面的制作先选择创建样条线,利用捕捉工具把点捕捉到网格上,在进入到点级别选择移动工具移动点点的位置使点的位置在需要的位置上,选中样条线轮廓属性上输入-3cm 在进行挤出在挤出的数值中输入 30cm,扶手可以在上面靠背和面的制作中的过程汲取到制作的精华,因为整个制作过程和上一步使用的手法是相同的。同样的后期材质的制作在此不一一赘述。书柜制作完成。如图 5-3。基于 VRML 的虚拟图书馆系统设计14图 5-3 书柜模型7.马桶的制作选择创建几何体长方体命令在顶视图中创建长方体模型,在参数卷展栏中将长度,宽度和高度长宽高的分段数分别设置为 180、102、145、6、4、5 并将其命名为“马桶” ,切换到修改面板,在修改器堆栈中选择可编辑的网格命令,进入点级别模式,移动点的位置,调整各个视图,定义当前选择集为边,在编辑几何体卷展栏中单击切角平面按钮可以添加一个面,关闭切角平面按钮,进入多边形模式,选择多边形,设置挤出为 80。至此马桶的制作已经初见成效,下面是细节的制作,例如马桶的盖子,边角等,盖子的制作很简单只要选中需要的面,挤出即可,在移动点把边角弄好,最后是网格平滑,顾名思义,网格平滑可以是制作的马桶更加的光滑而不会出现硬边角的地方。8.盆景的制作首先要总的说一下就是在盆景的制作过程中用到的一种技术,那就是遮罩技术,平顶山学院本科毕业设计15其实就是在一张明显不是盆景的形状绿色图片和黑白色的盆景图片叠加在一起,以形成绿色的盆景的效果,在贴图中完成【8】。 9.场景贴图及物体的合并首先,需要赋予窗户玻璃材质。这时设计实现的是多维材质,首先选中要选择物体的面级别模式,选中要赋予玻璃材质的面,在属性卷展栏中输入 ID 号为 2,反选其他的面,在属性卷展栏中同样的设置面的 ID 号为 1,这时按快捷键 M 打开材质编辑器,在材质名称中中输入 dw 点选后面的标准在菜单中选中多维子材质,在显示的号上面设置为 2,分别编辑两个材质,编辑编号为 ID=1 的材质,赋予漫反射颜色为黄色,编辑编号为 ID=2 的材质在不透明度中设置为 50,也就是玻璃的材质。接着按 H 打开按名字选择菜单,选中墙体,然后 M 打开材质编辑器,先点击鼠标右键将材质球转换为 6*4 显示,选择一个材质球,将标准材质转换为建筑材质,然后点击漫反射颜色,对颜色进行调节,分别输入参数 R233,G233,B233,此时将材质赋予给墙体,赋予完毕后看墙体的颜色是否合适,不合适用同样的方法进行微调。接着,为地面赋予瓷砖的材质,同样的方法,选中地板,打开材质编辑器,选择建筑材质,然后在图片库内选择一张瓷砖的图片拖拉至漫反射贴图右方的空白处,然后点击在视窗里显示贴图,从视窗里可以看出,由于贴图较大,需要在对贴图进行调整,点击漫反射贴图,将平铺数据改为 4*4,由于地板是不规则图形,贴图此时无法显示,所以需要进入修改器下拉菜单,进入 UV 坐标,然后选择 UVW 贴图即可完成对地板的贴图。用同样的方法,对墙体赋予建筑材质,输入参数 R203,G203,B203,然后将材质赋予墙体,最后分别将天花板和墙角线也赋予相应的材质。接下来就是书架的材质,可以看到书架可以用贴图的赋予材质,在图片库中选中木纹的材质贴图推拽入场景,这是会看到图片被拉伸的很厉害,就需要添加
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上传时间: 2018-08-10

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